第3章总线与主板
《计算机组成原理》唐朔飞第二版_笔记
《计算机组成原理》唐朔飞第⼆版_笔记第1章概论1，计算机系统的软硬件概念1）硬件：计算机的实体部分，它由看得见摸得着的各种电⼦元器件，各类光、电、机设备的实物组成，如主机、外部设备等。
2）软件：由⼈们事先编制的具有各类特殊功能的程序组成，分为系统软件和应⽤软件。
①系统软件⼜称为系统程序，主要⽤来管理整个计算机系统，监视服务，使系统资源得到合理的调度，⾼效运⾏。
它包括：标准程序库、语⾔处理程序（编译程序）、操作系统、、服务程序（如诊断、调试、连接程序）、数据库管理系统、⽹络软件等。
②应⽤软件⼜称应⽤程序，它是⽤户根据任务需要所编制的各种程序，如科学计算程序、数据处理程序、过程控制程序、实物管理程序。
2、计算机系统的层次结构：1）硬联逻辑级：第零级是硬联逻辑级，这是计算机的内核，由门，触发器等逻辑电路组成。
2）微程序级：第⼀级是微程序级。
这级的机器语⾔是微指令集，程序员⽤微指令编写的微程序，⼀般是直接由硬件执⾏的。
3）传统机器级：第⼆级是传统机器级，这级的机器语⾔是该机的指令集，程序员⽤机器指令编写的程序可以由微程序进⾏解释。
操作4）系统级：第三级是操作系统级，从操作系统的基本功能来看，⼀⽅⾯它要直接管理传统机器中的软硬件资源，另⼀⽅⾯它⼜是传统机器的延伸。
5）汇编语⾔级：第四级是汇编语⾔级，这级的机器语⾔是汇编语⾔，完成汇编语⾔翻译的程序叫做汇编程序。
6）⾼级语⾔级：第五级是⾼级语⾔级，这级的机器语⾔就是各种⾼级语⾔，通常⽤编译程序来完成⾼级语⾔翻译的⼯作。
7）应⽤语⾔级：第六级是应⽤语⾔级，这⼀级是为了使计算机满⾜某种⽤途⽽专门设计的，因此这⼀级语⾔就是各种⾯向问题的应⽤语⾔。
把计算机系统按功能分为多级层次结构，就是有利于正确理解计算机系统的⼯作过程，明确软件，硬件在计算机系统中的地位和作⽤。
3、计算机组成和计算机体系结构1）计算机体系结构：是指那些能够被程序员所见到的计算机系统的属性，即概念性的结构与功能特性。
主板的作用、分类及组成
主板
内存插槽：SD、DDR、DDR2、DDR3等
扩展插槽：
AGP插槽、 PCI-E插槽
各类板卡插槽
PCI总线插槽 、 ISA总线插槽
外设接口：键盘、鼠标、显示器、打印机等
接口： 磁盘接口：IDE接口、SATA接口、FDD接口等
USB通用接口：USB1.1、USB2.0、 USB3.0 IEEE 1394接口
❖ 二、主板的作用
❖ 1，将不同电压的电脑配件连接在一起，并提供相应 的电源；
❖ 2，将不同功能的电脑配件连接在一起，使它们相互 传递信息；
❖ 3，接收外来数据，并给其它设备处理；
❖ 4，将内部设备处理的数据集中，并传递给外界；
❖ 5，平衡电脑中的数据、能源、速度、温度、电流等。
❖ 三、主板的分类
❖ 控制芯片组包括北桥芯片和南桥芯片。
❖2.1 北桥芯片
❖ 北桥芯片是主板芯片组中起主导作用的最重要的组 成部分，也称为主桥（Host Bridge）。一般来说， 主板的名称就是以北桥芯片的名称来命名的，例如 英特尔845系列主板的北桥芯片是82845E，AMD770系 列主板的北桥芯片就是AMD 770等等。
第三章 主板
❖ 主板的作用和分类 ❖ 主板的组成 ❖ 主流芯片组介绍 ❖ 主板的选购 ❖ 主板的常见故障分析和维修
第1讲
❖ 主板的定义、作用和分类 ❖ 主板的组成
❖ 一、主板的定义
❖ 主板，又叫主机板(mainboard)、系统板 (systemboard)和母板(motherboard)；它安 装在机箱内，是微机最基本的也是最重要的 部件之一。主板一般为矩形电路板，上面安 装了组成计算机的主要电路系统，一般有 BIOS芯片、I/O控制芯片、键盘和面板控制 开关接口、指示灯插接件、扩充插槽、主板 及插卡的直流电源供电接插件等元件。
3.2.2 PCI总线插槽的检测与故障判断_按图索骥学修电脑主板_[共2页]
![3.2.2 PCI总线插槽的检测与故障判断_按图索骥学修电脑主板_[共2页]](https://img.taocdn.com/s3/m/e0c517f8b4daa58da1114ab8.png)
第3章 主板总线插槽的检测与维修
◆ 47 ◆ 4．挂接设备的数量
挂接设备的数量是指总线所能支持同时挂接的最多设备数。
3.2 利用打阻值卡和万用表检修主板总线插槽
3.2.1 打阻值卡简介
打阻值卡（见图3-1）的原理，就是用PCB 板的方式，将欲测量点的位置及名称标在PCB 板上。
在维修主板时，信号的测量是很重要的。
欲测量的各种插槽的引脚很多，其中有电压脚和接地脚，但一般都是测量信号脚。
在没有打阻值卡时，只能对着插槽的引脚定义来找信号脚的所在位置，现在有了打阻值卡这种工具，可以将相应的打阻值卡插到相应的插槽中。
这样就可以不用去记忆复杂的信号定义图，直接对卡上的测试点作测量就可以，从而有效地提高检测和维修的速度，达到事半功倍的效果。
图3-1 打阻值卡实物图
3.2.2 PCI 总线插槽的检测与故障判断
1．PCI 总线插槽简介
PCI 总线是外设部件互连总线，由PCI SIG 在1994年开发出来。
PCI 总线可以提供硬件的即插即用支持，使系统升级比较容易实现。
PCI 总线的数据带宽为32位，可扩展为64位，工作频率为33MHz ，数据传输率为133MB/s 。
图3-2和表3-1所示分别为PCI 总线插槽及其各针脚功能。
计算机组装与维护教程03
机箱面板上的电源开关、重置开关、电源
指示灯、硬盘指示灯等都连接到该插针组 上，接头组的用途见表3-1。
3.2.18 I/O接口背板 主板I/O接口背板如图3-29所示。
1．PS/2接口
主板背板上的PS/2接口插槽，如图3-30所示。 有些主板取消了PS/2键盘、PS/2鼠标接口， 由USB接口代替。
3.2.7 BIOS单元 BIOS芯片常见外观如图3-17所示。
3.2.8 主板电源插座 主板电源插座如图3-18所示。
3.2.9 供电单元
供电单元是指为CPU、内存控制器、集成显 示卡等部件供电的单元。主板供电回路的 主要部分一般都位于主板CPU插座附近，如 图3-19所示。如图3n Board）、系统板 （System Board）或母板（Mother Board），是微机 系统中最基本的也是最重要的部件之一。主板是微 机系统中最大的一块电路板，是整个微机系统的载 体。主板也是与CPU配套最紧密的部件，每推出一 款新型的CPU，都会推出与之配套的主板控制芯片 组。
3.2.12 网卡控制芯片
许多主板上集成了具备网卡功能的芯片 （10/100/1000Mbit/s Fast Ethernet控制器）， 在主板上常见的板载网卡控制芯片如图3-22 所示。
3.2.13 I/O及硬件监控芯片
I/O芯片一般位于主板的边缘，如图3-23所 示。
第三章 LCD 主板部分_路分析
第三章主板部分电路分析由图3-1可知，主板是由PANEL控制逻辑，亮度控制逻辑，DC to DC转换逻辑，传输TTL电平信号到LCD显示模块电路等组成。
图3-1 主板框图1、主板上各主要IC芯片描述：①MCU：8051单片机，其主要作用有：电源控制，OSD控制，频率计算，RS232通信等。
②GMZAN1：集成ADC、OSD、SCALER，把计算机输入的RGB模拟视频信号转换为数字信号，并通过差补缩放处理，输出至液晶显示器PANEL时序控制电路。
③LM2596：直流电源变换器，用于将12V输入转变为5V的直流输出。
④AIC1084：也是直流电源变换器，用于将5V输入转变为3.3V的直流输出。
⑤24LC21：1KB EEPROM，用于存储表示显示设备标志的DDC数据，其中包含有：设备的基本参数，制造厂商，产品名称，最大行频，可支持的分辨率等等。
⑥24C04：4KB EEPROM，用于存储Auto Config数据，白平衡数据，POWER KEY状态及POWER ON计数数据等。
2、MCU控制电路MCU控制接口电路如附图1所示。
其中U302为8051系列单片机，其ROM的容量为64K，RAM容量为512Bytes。
用于计算频率，探测模式切换，RS232通讯，电源控制，屏幕显示菜单控制等，在软件控制下，MCU由P1.6和P1.7脚分别产生一个Backlight_EN和Panel_EN信号用于点亮PANEL上的背光灯和控制PANEL工作。
①MCU各主要引脚功能定义如下表3-1：②MCU项目定义：运行于微控制器上的GMZAN1控制软件，需要完成以下操作：1）初始化LCD控制板元件至用户定义的开机设定：a）把工厂缺省寄存器设定存在ROM中；b）用户设定存在内部EEPROM；c）用户设定初始化时设为工厂缺省值。
2）自动检测模式切换，在模式切换时对相应的元件编程。
3）如果视频模式是未知的，则显示错误信息。
4）检测输入视频线的正确连接，如果没有检测到有效连接，则对应输入视频源显示错误信息。
计算机组成原理——第三章系统总线
计算机组成原理——第三章系统总线3.1 总线的基本概念1. 为什么要⽤总线计算机系统五⼤部件之间的互连⽅式有两种：分散连接——各部件之间使⽤单独的连线总线连接——各部件连到⼀组公共信息传输线上早期的计算机⼤多采⽤分散连接⽅式，内部连线⼗分复杂，尤其当I/O与存储器交换信息时都需要经过运算器，使运算器停⽌运算，严重影响CPU的⼯作效率。
2. 什么是总线总线是连接各个部件的信息传输线，是各个部件共享的传输介质3. 总线上的信息传送串⾏并⾏3.2 总线的分类1. ⽚内总线芯⽚内部的总线CPU芯⽚内部寄存器之间寄存器与算逻单元ALU之间2. 系统总线计算机各部件（CPU、主存、I/O设备）之间的信息传输线按系统总线传输信息不同分为：数据总线——传输各功能部件之间的数据信息双向与机器字长、存储字长有关数据总线宽度——数据总线的位数地址总线——⽤来指出数据总线上的源数据或⽬的数据在主存单元的地址或I/O设备的地址单向（由CPU输出）与存储地址、I/O地址有关地址线位数(2n)与存储单元的个数(n)有关控制总线——⽤来发出各种控制信号的传输线出——中断请求、总线请求⼊——存储器读/写、总线允许、中断确认常见控制信号：时钟：⽤来同步各种操作复位：初始化所有部件总线请求：表⽰某部件需获得总线使⽤权总线允许：表⽰需要获得总线使⽤权的部件已获得了控制权中断请求：表⽰某部件提出中断申请中断响应：表⽰中断请求已被接收存储器写：将数据总线上的数据写⾄存储器的指定地址单元内存储器读：将指定存储单元中的数据读到数据总线上I/O读：从指定的I/O端⼝将数据读到数据总线上I/O写：将数据总线上的数据输出到指定的I/O端⼝内传输响应：表⽰数据已被接收，或已将数据送⾄数据总线上3. 通信总线⽤于计算机系统之间或计算机系统与其它系统（控制仪器、移动通信等）之间的通信通信⽅式：串⾏通信数据在单条1位宽的传输线上，⼀位⼀位地按顺序分时传送。
主板进阶知识
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PCI规格
电压 ➢ PCI 1.0, 2.0: 5V only ➢ PCI 2.1, 2.2, 2.3: 5V, 3.3V ➢ PCI 3.0: 3.3V only
主板进阶知识
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主板进阶知识
2
第1章 总线结构
➢ 概述 ➢ Intel平台 ➢ AMD平台 ➢ FSB ➢ DMI ➢ HT ➢ Memory Bus ➢ AGP ➢ PCI ➢ PCI Express ➢ LPC ➢ SPI ➢ SMBus
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概述
在计算机科学中，总线(BUS)是一组用来在计算机系统的各个部件之间传输 数据的线路。总线实质上是连接系统不同部分的一个共享的高速公路——包括中 央处理器(CPU)、磁盘驱动控制器、内存和输入输出端口——并且使它们能够通 信。引入总线的目的是在一个通道上传输所有通信，从而减少各个部件之间通信 所需要的的路径，这就是有时候总线被比喻为“数据公路”的原因。
DMI
North
South
Bridge
Bridge
8
HT (Hyper Transport)
Hyper Transport技术，以前曾被 称作“闪电数据传输”(Lightning Data Transport, LDT)，是一种高速、双向、 低延时、点对点的、串/并行的高带宽 连接，于2001年4月2日开始投入使用。 这种技术被用在AMD平台上连接CPU 和桥。最新版本HT3.1支持 2.8G/3.0/3.2GHz。如果它工作在 32bit/3.2GHz的DDR模式下，最大传输 速率可高达51.2GB/s。
大学计算机基础第三章习题答案
第三章微型计算机硬件组成1.微型计算机的基本结构由哪几部分构成？主机主要包括了哪些部件？答：微机的硬件主要由主机和外设两部分构成。
主机主要包括了主机板（主要有CPU和内存）、各类驱动器、电源、各类适配器等。
2．微机的发展方向是什么？答：以下五个方向高速化；超小型化；多媒体化；网络化；隐形化。
3．系统主板主要包括了哪些部件？答：CPU、内存、接口等。
4．衡量CPU性能的主要技术指标有哪些？答：字长：即内部数据总线的位数位宽：即外部数据总线的位数外频：即CPU总线频率，是由主板为CPU提供的基准时钟频率。
主频：即CPU内核电路的实际运行频率，也称内频。
生产工艺技术：即集成电路的集成化程序。
5．微机的内部存储器按其功能特征可分为几类？各有什么区别？答：三类即RAM、ROM、CACHERAM：存放操作系统、系统软件及用户程序等；可读写；关机内容将全部消失。
ROM：存放BIOS；只可读；关机内容仍然存在。
CACHE：暂存RAM向CPU传送的数据；速度快；容量小；价格贵。
6．外存上的数据能否被CPU直接处理？答：不能。
7．高速缓冲存储器的作用是什么？答：暂存RAM向CPU传送的数据。
8．常用的外存储器有哪些？各有什么特点？答：有磁介质存储器、光介质存储器和移动存储产品。
磁介质存储器：以磁性物质为其制作材料，运用磁的物理特性实现二进制数据的存取。
光介质存储器：利用激光在介质上二进制数据的存取。
移动存储产品。
不固定于计算机上，可方便移动、携带的新型存储设备。
9．什么是总线？按总线传输的信息特征可将总线分为哪几类？各自的功能是什么？答：所谓总线是指计算机内部数据传输的通道即连线。
按总线传输的信息特征可将总线分类为数据总线、地址总线和控制总线。
数据总线：用于CPU与内存或I/O接口之间的数据传递。
地址总线：用于存储单元或I/O接口地址信息的传递。
控制总线：用于控制器所发出的控制信号的传递。
10．什么是接口？计算机上常见的接口有哪些？答：接口主要是指外部设备接口，是外部设备与计算机连接的端口。
第3章 主板
第3章 主板
100系列将伴随Skylake-S全面爆发，照例有六款型号，分别是入门级H110、主流级 H170、高端级Z170、低端级B150、商务级Q150/Q170，依次取代H81、H97、Z97、 B85、Q85、Q87。 伴随Skylake处理器的升级，Intel还会推出新一代的芯片组，命名直接从之前的8系、 9系跃升到了100系列了。相比9系相对8系主板不痛不痒的升级，100系芯片组总算有 明显升级了，而且多数都非常给力。100系列芯片组 Intel的新接口为LGA1151
第3章 主板
3.1 主板的分类 微机主板的分类方式有以下几种。 1．按主板的结构分类
第3章 主板
2．按主板支持CPU的类型分类 3．按逻辑控制芯片组分类 4．按是否为整合型分类 5．按生产厂家分类
第3章 主板
第3章 主板
3.2 主板的组成结构
第3章 主板
第3章 主板
第3章 主板
3.2.1 PCB基板 PCB（Printed Circuit Board，印制电路板）主要由铜皮（覆铜板）、玻璃纤维，经树 脂材料粘合而成。
第3章 主板
3.2.17 跳线、DIP开关、插针 1．跳线 跳线（Jumper）主要用来设定硬件的工作状态，如CPU的核心（内核）电压、外 频和倍频，主板的资源分配，以及启用或关闭某些主板功能等。
第3章 主板
2．DIP开关 尽管跳线已经使硬件设置变得非常灵活，但是跳线的插拔方式使用起来仍然不太方便。 因此，使用DIP开关，可以更为直观和容易地设置硬件的工作状态。DIP开关与普通 跳线一样，只是把小跳线做成了开关，如图3-22所示。 3．机箱面板指示灯及控制按钮插针 主板上的插针有很多组，有USB插针、CPU风扇插针等，其中最重要的一组是机箱面 板插针，如图3-23所示。机箱面板上的电源开关、重置开关、电源指示灯、硬盘指示 灯等都连接到该插针组上，接头组的用途见表3-1。
计算机组成原理-第3章 总线(4节课)
总线标准的产生
• 总线是在计算机系统模块化的发展过程中产生的，随 着计算及应用领域的不断扩大，计算机系统中各类模 块（特别是I/O设备所带来的各类接口模块），其品种 极其繁杂，往往出现一种模块要配一种总线，很难在 总线上更换、组合各类模块或设备。 • 20世纪70年代末，为了使系统设计简化，模块生产批 量化，确保其性能稳定，质量可靠，便于维护，人们 开始研究如何建立总线标准，完成系统设计和模块制 作。 • 概念：所谓总线标准，可视为系统与各模块、模块与 模块之间的一个互连的标准界面。
processor
memory
• 1970年DEC公司PDP-11 小型计算机首次采用
I/O Interface （adapter） I/O device
I/O Interface （adapter） I/O device
总线
• 定义：是连接多个部件的传输线
– 总线的关键特征是共享传输线。
• 总线的两个特点：
– 任意时刻只能有一个设备向总线发送信息
• 系统瓶颈
– 多个部件可以同时从总线接受相同的信息
• 广播式
主机 processor memory
I/O Interface （adapter） I/O device
I/O Interface （adapter） I/O device
总线分类——按位置
• 片内总线
计算机组成原理 第3章 系统总线
李曦（llxx@）
本章内容
• 3.1 总线的概念和分类
• 3.2 总线特性及性能指标
–总线特性 –性能指标 –总线标准
• 3.3 总线的结构
• 3.4 总线控制
–判优控制 –通信控制
3.1 总线的基本概念和分类
主板的作用、分类及组成
无跳线主板将是主板发展的另一个方向
第五种：按印制电路板的工艺分类：
可以分为双层结构板、四层结构板、六层结 构板等；目前以四层结构板的产品为主。
第六种：按主板的结构分类：
主板结构分为AT、Baby-AT、ATX、Micro ATX、LPX、NLX、 Flex ATX、EATX、WATX以及BTX等结构。其中，AT和Baby-AT是 多年前的老主板结构，现已基本淘汰；而LPX、NLX、Flex ATX 则是ATX的变种，多见于国外的品牌机，国内尚不多见；EATX 和WATX则多用于服务器/工作站主板；ATX是目前市场上最常见 的主板结构，扩展插槽较多，PCI插槽数量在4-6个，大多数主 板都采用此结构；Micro ATX又称Mini ATX，是ATX结构的简化 版，就是常说的“小板”，扩展插槽较少，PCI插槽数量在3个 或3个以下，多用于品牌机并配备小型机箱；而BTX则是英特尔 制定的最新一代主板结构。
❖ AGP插槽通常都是棕色，还有一点需要注意的是它不与PCI、ISA 插槽处于同一水平位置，而是内进一些，这使得PCI、ISA卡不 可能插得进去。当然AGP插槽结构也与PCI、ISA完全不同，根本 不可能插错的。
❖4.4 PCI-E总线及其插槽
❖ PCI Express是新一代的总线接口标准。这个标 准将全面取代现行的PCI和AGP，最终实现总线 标准的统一。它的主要优势就是数据传输速率 高，目前最高可达到10GB/s以上，而且还有相 当大的发展潜力。PCI-E接口根据总线位宽不同 也有多种规格，从PCI-E 1X到PCI-E 16X。 另 外，PCI-E也支持高阶电源管理、热插拔、数据 间同步传输等。
第二种：按主板所用北桥芯片厂商划分： ❖ SIS：矽统 矽统科技于1987年 在台湾的新竹科学 园区成立。
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第3章总线与主板3.1 知 识 要 点总线（Bus）是由多个部件分时共享的公共信息传送线路。
总线结构直接影响计算机各部件之间信息传递的效率。
主板又称为主机板（Mainboard）、系统板（Systemboard）和母板（Motherboard），是安装在微型计算机机箱内的一块电路板，其组成和布局，决定了计算机的体系结构，直接影响计算机的性能。
所以，本章包含如下内容。
（1）总线及其规范。
（2）总线的分类。
（3）总线的性能指标。
（4）总线的工作原理。
（5）几种标准总线。
（6）主板的组成。
（7）主板的分类。
3.1.1 总线的有关概念1. 总线的基本特性（1）机械特性：指总线在机械上的连接方式。
（2）电气特性：指总线的每一根线上的信号传递方向及有效电平范围。
（3）功能特性：描述总线中每一根线的功能。
（4）时间特性：各信号有效的时序关系。
2. 总线的性能指标（1）总线宽度：数据总线的数量，用b（位）表示。
（2）总线周期：一次总线操作中所用的时间。
（3）总线带宽（标准传输率）：在总线上每秒传输的最大字节（B）量，用MB/s表示，即多少兆字节每秒。
（4）总线工作的时钟频率。
（5）多路复用技术。
（6）总线控制方式。
（7）其他指标：除了以上几项外，还有总线的同步方式、信号线数、负载能力和电源电压，能否扩展64位宽度等。
3. 总线分类1）按照总线传递的内容分类（1）地址总线（Address Bus，AB）：用来传递地址信息。
（2）数据总线（Data Bus，DB）：用来传递数据信息。
（3）控制总线（Control Bus，CB）：用来传递各种控制信号。
2）按照总线所处的位置分类（1）片内总线：CPU芯片内部用于在寄存器、ALU以及控制部件之间传输信号的总线。
（2）片外总线：CPU芯片之外，用于连接CPU、内存以及I/O设备的总线。
3）按照总线在系统中连接的主要部件分类（1）存储总线。
（2）DMA总线。
（3）系统总线。
（4）设备（I/O）总线。
4）按照系统中使用的总线数量分类（1）单总线结构。
（2）双总线结构。
（3）三总线和多总线结构。
3.1.2 总线的工作原理分时和共享是总线的两个基本特性。
共享是指多个部件连接在同一组总线上，各部件之间相互交换的信息都可以通过这组总线传送。
分时是指同一时刻总线只能在一对部件之间传送信息。
系统中的多个部件是不能同时传送信息的。
1. 总线通信的定时方式1）同步通信同步通信的特点如下。
（1）系统总线设计时使T0、T1、T2、T3都有唯一明确的规定。
（2）采用了公共时钟，每个部件什么时候发送或接收信息都由统一的时钟规定。
（3）传输效率较高，但所有模块都强求一致的统一时限，这种设计缺乏灵活性。
2）异步通信异步通信的特点如下。
（1）没有公共的时钟，也没有固定的时间标准。
（2）通过“请求”（Request）和“应答”（Acknowledge）方式（或称握手方式）来进行同步控制。
一般把异步应答关系分为不互锁、半互锁和全互锁3种类型，如图3.1所示。
图3.1 异步通信中请求与回答的互锁关系3）半同步通信半同步通信的特点如下。
（1）采用系统时钟，但对于慢设备，可以延长传输数据的周期。
（2）增加一根信号线控制是否增加（插入）等待周期来延长传输周期，如图3.2所示。
图3.2 半同步通信中读数据过程的时序关系4）分离式通信（1）每个模块占用总线使用权都必须提出申请。
（2）在得到总线使用权后，主模块在限定的时间内向对方发送信息，采用同步方式传送，不再等待对方的回答信号。
（3）各模块在准备数据的过程中都不占用总线，总线可以接受其他模块的请求。
（4）总线被占用时都在做有效工作，或者通过它发送命令，或者通过它传送数据，不存在空闲等待时间，充分地利用了总线的有效占用，从而实现了在多个主、从模块间进行交叉重叠并行式传送，这对大型计算机是极为重要的。
2．总线的组成（1）传输线：地址线、数据控制线、时序和中断信号线、电源线、备用线。
（2）接口逻辑。
（3）总线控制器。
3. 总线中信号的传输过程（1）请求总线。
（2）总线仲裁。
（3）目的寻址。
（4）信息传输。
分两种情形。
①单周期方式：获得一次总线使用权后只能传输一个数据。
②突发式：获得一次总线使用权后可以连续进行多个数据的传输。
（5）错误检测。
4．总线的争用与仲裁1）多路复用法特点：时间分片传输，如图3.3所示。
图3.3 时间分片传输示意图2）集中控制的优先权仲裁（1）链式查询方式。
离总线控制器最近的部件具有最高优先权，离总线控制器越远，优先权越低。
链式查询通过接口的优先权排队电路实现。
（2）计数器定时查询方式。
该方式采用一个计数器控制总线的使用权。
计数器每次可以从0开始计数，也可以从终止点开始。
如果从0开始，各部件的优先次序与链式查询法相同，优先级的顺序是固定的。
（3）独立请求方式。
在独立请求方式中，每一个共享总线的部件均有一对总线请求线BR i和总线允许线BG i。
当该部件要使用总线时，便发出请求信号，在总线控制部件中排队。
总线控制器可根据一定的优先次序决定首先响应哪个部件的总线请求，以便向该部件发出总线的响应信号BG i。
该部件接到此信号就获得了总线的使用权，开始传送数据。
3）分布控制的优先权仲裁分布式优先权仲裁有如下特点。
（1）所有设备都具有预先分配的仲裁号。
（2）仲裁器分布在各设备上。
（3）任何时刻，每个设备都可以发出总线使用请求。
（4）同时有两个以上设备发出总线使用请求时，高优先级别的设备赢得裁决。
（5）一个设备使用总线时，要通过总线忙信号阻止其他设备请求。
3.1.3 总线标准1. 几种系统总线标准（1）ISA总线。
（2）微通道结构MCA和EISA。
（3）PCI总线。
（4）AGP总线。
2. 几种设备总线标准（1）ATA与SATA。
（2）SCSI与SAS总线。
（3）USB总线。
（4）光纤总线FC。
3.1.4 主板1.主板及其关键部件1）主板的作用主板的组成和布局决定了计算机的体系结构，直接影响计算机的性能。
所以，主板是微型计算机最基本的也是最重要的部件之一。
此外，主板提供的扩展槽（大都有6～8个），体现了开放式结构的理念，可以供外围设备控制卡（适配器）插接以及更换，为计算机相应子系统的局部升级提供了很大的灵活性。
2）北桥和南桥主板的关键组成部分是北桥（North Bridge）芯片和南桥（South Bridge）芯片。
南北桥的划分，体现了主板的管理思想：将高速设备与中低速设备分别管理。
北桥芯片主要负责高速通道的控制，是主板上最重要的芯片，主要连接了CPU、高速总线和内存通道，人们习惯称之为主桥（Host Bridge），也被简称为MCH（Memory Controller Hub，内存控制中枢）。
此外还连接图形通道，所以也简称GMCH（Graphics and Memory Controller Hub，图形与内存控制中枢）。
它集成了高速总线控制器，包括如下。
（1）系统前端总线（北桥到处理器之间的总线）控制器。
（2）存储器总线（北桥到内存之间的总线）控制器。
（3）AGP 总线（北桥到AGP 之间的总线）控制器。
（4）PCI 总线接口控制器。
（5）加速中心（AHA）总线控制器。
此外，还集成了高端电源管理控制器、Cache（缓存）控制器，所以北桥又称为系统控制器芯片。
北桥芯片决定了主板的规格，即可以决定主板支持哪种CPU、支持哪种频率的内存条、支持哪种显示器。
由于北桥芯片具有较高的工作频率，所以其发热量较高，需要一个散热器。
目前的北桥芯片都支持双核甚至4核等性能较高的处理器。
南桥芯片简称ICH（Input Output Controller Hub，I/O控制中枢），负责中慢速通道的控制，主要是对I/O通道的控制，包括USB总线、串行ATA接口（连接硬盘、光盘）、PCIe 总线（连接声卡、RAID卡、网卡等）和键盘控制器、实时时钟控制器和高级电源管理等。
南北桥芯片之间用高带宽的南北桥总线连接，以便随时进行数据传输。
2. 主板的物理组成（1）PCB。
（2）插槽。
（3）芯片。
（4）设备接口。
（5）供电模块。
（6）电气元件。
（7）主板驱动。
（8）跳线与DIP。
3. 主板的分类常见的微型计算机主板的分类方式有以下几种。
（1）按主板上使用的CPU分类。
（2）按主板上I/O总线的类型分类。
（3）按主板规格分类。
（4）按应用环境分类。
（5）其他主板分类方法。
①按主板的结构特点分类，如基于CPU的主板、基于适配电路的主板、一体化主板等。
②按印刷电路板的工艺分类。
可分为双层结构板、四层结构板、六层结构板等。
③按元件安装及焊接工艺分类。
分为表面安装焊接工艺板和DIP传统工艺板。
3.2 习 题 解 析3.1 下列关于总线的说法中，全正确的是_______。
a. 采用总线结构可以减少信息的传输量b. 总线可以让数据信号与地址信号同时传输c. 使用总线结构可以提高传输速率d. 使用总线结构可以减少传输线的条数e. 使用总线有利于系统的扩展f. 使用总线有利于系统维护A．a、b、c、d B．b、c、d C．c、d、e D．d、e、f参考答案：D。
3.2 下面关于控制总线的说法中，最正确的是_______。
a. 控制总线可以传送存储器和I/O设备的地址信息b. 控制总线可以传送存储器和I/O设备的所有时序信号c. 控制总线可以传送存储器和I/O设备的所有响应信号d. 控制总线可以传送对存储器和I/O设备的所有命令A．a、b、c B．b、c、d C．a、c、d D．c、d参考答案：B。
3.3 在总线中，地址总线的功能是_______。
A．用于选择存储器单元B．用于选择存储器单元和各个通用寄存器C．用于选择进行信息传输的设备D．用于指定存储器单元和选择I/O设备接口电路的地址参考答案：D。
在计算机中，只有主存和 I/O设备接口的各端口需要专门的地址供 CPU 识别，所以，地址总线就是用来指定内存单元或I/O设备接口中的端口地址。
3.4 总线宽度决定于_______。
A．控制线的位宽B．地址线的位宽C．数据线的位宽D．以上位宽之和参考答案：C。
3.5 “数据总线进行双向传输”这句话描述了总线的_______。
A．物理规范B．电气规范C．功能规范D．时间规范参考答案：B。
电气规范指总线的每一根线上信号的传递方向及有效电平范围、动态转换时间、负载能力等。
一般规定送入CPU的信号称为输入信号（IN），从CPU发出的信号称为输出信号（OUT）。
3.6 在系统总线中，地址总线的位数与_______有关。
A．机器字长B．存储单元个数C．存储字长D．存储器带宽参考答案：B。
3.7 同步通信比异步通信具有较高的传输率，这是因为_______。
A．同步通信不需应答信号B．同步通信方式的总线长度较短C．同步通信按一个公共时钟信号进行同步D．同步通信中各部件存取时间较短参考答案：C。